mimo通信系統(tǒng)中的天線選擇與盲自適應(yīng)處理算法研究

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1、摘要隨著無線通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)已經(jīng)從單純的語音服務(wù)向圖像，視頻擻據(jù)等多媒體方向全面發(fā)展。豐富的媒體內(nèi)容引發(fā)了高速接入的需求。接近Gbps的高速無線通信系統(tǒng)在日益發(fā)展的無線局域網(wǎng)(WLAN：Whele8sLocalAreaNetworks)'中引起了人們極大的興趣。未來家庭視聽網(wǎng)絡(luò)需要支持多種高速高請晰電視(HDTV：mgn-De脅tionTelevi8抽n)系統(tǒng)，這也大概需要上：Gbps的速率。這么高的傳輸速率對有限的無線頻譜資源來說是一個極大的挑戰(zhàn)。從信息論角度的研究表明：在發(fā)送端和接收端同時

2、使用多根天線的多輸入多輸出(MIMO：Multi-InputoMum-o,1tput)系統(tǒng)可以大大增加無線通信系統(tǒng)的容量，并可以大大改善系統(tǒng)的性能，非常適合B3G、4G無線通信系統(tǒng)中高速業(yè)務(wù)的要求。因而，MIMO技術(shù)成為下一代無線通信領(lǐng)域中的熱門技術(shù)。MIMO系統(tǒng)可以同時提供復(fù)用和分集增益?？臻g復(fù)用增益一直以來被認(rèn)為是M／MO通信系統(tǒng)帶來的最大好處，空間復(fù)用通過擴展信道維數(shù)，在不增加額外功率和浪費額外帶寬的情形下，可以提供與天線個數(shù)成線性比例的容量增長。這大大增強了頻譜利用率?？臻g復(fù)用通過分層空時碼來實現(xiàn)，目前有

3、D-BLAST、V-BLAST及mBLAST-'．等方案。分集技術(shù)是一種有效對抗無線鏈路衰弱的技術(shù)。分集技術(shù)主要依賴子信號在多條獨立衰弱路徑(包括時問，頻率和空間)中的傳播，其中，空間(或叫天線)分集技術(shù)比起頻率和時間維度的分集技術(shù)更為優(yōu)越，主要是空聞分集技術(shù)住傳輸時聞和帶寬上沒有帶來任何其他開銷。分集增加了傳輸可靠率?？梢詭矸?wù)質(zhì)量的提高。假設(shè)MIM01唐道有坼‰條獨立衰弱路徑，并且傳輸信號可以被合理構(gòu)建，那么接收機可以利用收到的信號得到相比于單輸入單輸出系統(tǒng)(SISO：Single-Input，．Singl

4、e-OutpuQ更低的能量衰變并且獲得坼^如的分集增益。發(fā)射機在信道狀態(tài)未知的情形下也能夠剎用分集增益，這個時候需要對發(fā)送端信號合理設(shè)計和發(fā)送，這種對應(yīng)的技巧就被稱為空時編碼。目前研究較多的有空時分組碼『(STBO)和空時格碼(s’rTc)。MIMO系統(tǒng)的核心是空時信號處理，這里的“時”就是蒈通數(shù)據(jù)通信中的“時間”維度；而“空”是通過在發(fā)送和接收端同時使用多根天線麗構(gòu)成的“空間”分布維度。這樣的系統(tǒng)也可以被看作是傳統(tǒng)智能天線(SmartAneetIn881的一個自然延伸。后者是一種用來提高無線系統(tǒng)性能的技術(shù)。目前

5、，MIMO系統(tǒng)的研究主要分布在信息論和編碼研究、天線子集選擇、天線設(shè)計和信道模型研究、MIMO—OFDM、發(fā)射預(yù)編碼、多用戶MIMO理論和編碼技術(shù)等領(lǐng)域，本文的工作主要集中在MIMO系統(tǒng)天線選擇算法和正交空時分組碼[MIMO系統(tǒng)盲自適應(yīng)算法。發(fā)射／接收天線選擇方法能以很小的性能損失換取射頻成本的大幅度降低，使MIMO系統(tǒng)不完全受射頻成本的限制。為了快速選擇出使系統(tǒng)容量最優(yōu)的發(fā)射／接收天線子集，給出了一個快速的迭代選擇算法。恢算法基于貪心思想：在當(dāng)前獲锝的系統(tǒng)容量的基礎(chǔ)上，優(yōu)先考慮去除那根對系統(tǒng)容量影響最小的天線。

6、通過在線的自動更新目標(biāo)系數(shù)，該算法顯示出快速的性能。通過一系列仿真結(jié)果說明：該方法可以快速的選擇出天線子集，和不進行天線子集選擇的系統(tǒng)性能非常接近。針對正交空時分組碼(OSTBC：OrthogonalSpace-TimeB10ckCode)MIMO系統(tǒng)模型及正交空時分組碼星座圖不變性，提出了一種用于正交空時分組碼,MIMO系統(tǒng)的盲自適應(yīng)接收機。該方法主要利用了正交特性，給出了～個針對正交空時分組碼MIMO系統(tǒng)模型的無約束代價函數(shù)，并分析了該函數(shù)的全局最小值：該無約束代價函數(shù)的最小值實際上就是實際信道的歸一化矢量。

7、在該結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過投影逼近的方法將無約束摘要代價函數(shù)由四階近似為二階的，之后對二階代價函數(shù)給出最小均方誤差(LMS)和遞推最小二乘(RLS)自適應(yīng)算法實現(xiàn)。仿真結(jié)果表明：該接收機可以很好的跟蹤衰落信道的變化，在不利用導(dǎo)頻信號的情況下很好的還原出原始的傳輸信號。關(guān)鍵詞：多輸入多輸出系統(tǒng)，空時信號處理，空間復(fù)用，v-BLAST，發(fā)射分集，正交空時分組碼，天線選擇，香農(nóng)容量，盲自適應(yīng)算法，遞推最4,--乘·11—英文摘要AbstractAlongwiththedevelopmentoftheservicerequi

8、rements，Wirelesscommunicationshavedevelopedfromonlyvoice8ervicetomulti-mediaservicesucha8image．videoanddataTherichmediacontentleadstodemandforhighaccessdatarate．Highdataratewirelesscommun